تبلیغات
وبلاگ مهندسی برق و تاسیسات - فیوزها

 

فیوزها
فیوز ، یكی از ابزار حفاظت در برابر اضافه جریان است ؛ در فیوز عنصری وجود دارد كه در اثر عبور جریان ، مستقیماً گرم و در صورت بیشتر شدن آن از یك مقدار از پیش تعیین شده ، كاملاً ذوب می شود. فیوزی كه به طور مناسب انتخاب شده است باید پس از ذوب شدن عضو مورد نظر ، مدار را به كلی قطع كند ، قوس الكتریكی پدید آمده در لحظة قطع را از میان بردارد و سپس مدار را در شرایط باز ، با حضور ولتاژ نامی در پایانه هایش ، همچنان نگاه دارد ( یعنی در دو سر عضو فیوز ، قوس الكتریكی وجود نداشته باشد )
بیشتر فیوزهای به كار رفته در سیستم های توزیع بر اساس اصل رانش عمل می كنند ، یعنی دارای لوله ای برای از بین بردن قوس الكتریكی هستند ، كه درون آن یك فیبر غیر یونیزه و یك عنصر ذوب شونده وجود دارد. به هنگام رخ داد خطا ، همراه با ذوب شدن عنصر فلزی ، فیبر درونی گرم می شود و گازهای غیریونیزه ای تولید می كند كه در درون لوله جمع می شوند. در این شرایط قوس فشرده شده و به بیرون لوله هدایت می شود. علاوه بر این ، فرار گاز از دو سر لوله باعث پدید آمدن ذراتی می شود كه قوس را در شرایط بیرون شدگی نگاه می دارد. با این روش ، قوس درست در لحظة صفر شدن جریان ، خاموش می شود. حضور گازهای غیر یونی و رانش در درون لوله ، عدم بازیابی مجدد جریان اتصال كوتاه پس از لحظة عبور جریان در نقطة صفر را تضمین می كند.ناحیة عملكرد از طریق دو عامل محدود می شود : حد پایینی یا حداقل زمان لازم برای ذوب شدن فیوز ( زمان ذوب كمینه ) و حد بالایی كه به كمك حداكثر زمان كل لازم برای برطرف شدن خطا توسط فیوز تعیین می شود.
برای دسته بندی فیوزها بر اساس ولتاژ نامی ، جریان نامی ، مشخصه جریان بر حسب زمان ، خصوصیات ساختمانی و دیگر عوامل ، استانداردهای گوناگونی وجود دارد. به عنوان مثال بخش های مختلفی از استانداردهای
ANSI/UL 198-1982
در مورد فیوزهای ولتاژ پایین در حدود 600 ولت یا كمتر هستند. در مورد فیوزهای ولتاژ متوسط یا ولتاژ بالا در بازة 3/2 كیوولت تا 138 كیلوولت ، باید استانداردهایی مانند
ANSI/IEEE ( 37.40.41.42.46.47.48 ) را به كار برد. سازمان ها و كشورهای دیگر از استانداردهای خود استفاده می كنند و علاوه بر این كارخانجات سازندة فیوز نیز علائم و دسته بندی های خاص خود را دارند.
در سیستم های توزیع ، در شاخه های فیوز استفاده از حروف
K و T به ترتیب برای انواع تند و كند بر اساس نرخ سرعت عملكرد آنها امری عمومی است. نرخ سرعت ، نسبت به جریان ذوب كمینه ای كه در s 1/0 باعث عملكرد فیوز می شود به جریان كمینه ای است كه در s 300 باعث عملكرد آن می شود. در شاخه های K ، SR ( نرخ سرعت ) در حدود 6 تا 8 و در شاخه های T در حدود 10 تا 13 تعریف می شود.
برای انتخاب فیوز مناسب برای استفاده در یك سیستم توزیع ، اطلاعات زیر ضروری است :
1- سطح ولتاژ سطح عایقی
2- نوع سیستم
3- سطح اتصال كوتاه بیشینه
4- جریان بار

چهار عامل فوق جریان و ولتاژ نامی و ظرفیت اتصال كوتاه فیوز را تعیین می كنند.

فیوز فشنگی یا ذوب شونده

برای نصب این فیوزها از یک پایه چینی و یک کلاهک چینی که فیوز داخل آن جای می گیرد و پشت این کلاهک شیشه ای است، استفاده می گردد. سیم حرارتی داخلی فیوز به ازاء جریان به خصوصی در زمان معینی ذوب شده و سبب قطع مدار مربوط به آن می شود. فیوز ذوب شونده معمولی را فیوز فشنگی نیز می نامند.

سیم حرارتی آن در داخل براده هایی از سرامیک، پودر چینی یا خاک نرم کوارتز همراه با ماسه قرار دارد و جرقه حاصل از قطع شدن سیم حرارتی را سریع خنک کرده و بلافاصله قطع می کند. این مواد همچنین باعث خنک شدن سیم ذوب شونده داخل فیوز می گردد تا هنگام عبور جریان، سیم بیش از اندازه گرم نشود. این قسمت که محفظه ای چینی یا در بعضی موارد شیشه ای است را فشنگ فیوز یا پاترون فیوز می نامند.

البته فیوزهای ظریف که در رادیو و دستگاه های مخابراتی به کار می روند چون اغلب برای جریان های خیلی کم می باشند، به صورت سیم نازکی در داخل لوله شیمیایی هستند و در اطراف آن پودر چینی یا سرامیک وجود ندارد مگر در مواردی که مقدار جریان فیوز زیاد باشد.

قطر انتهای فشنگ فیوز برای جریان های مختلف تقسیم بندی شده است و برای این که انتهای فشنگ به پایه فیوز بخورد، از قطعه واسطه ای به نام ته فشنگ استفاده می شود. پس از قرار دادن فیوز، کلاهک فیوز روی أن را گرفته و به پایه پیچ می شود. برای تشخیص سالم بودن فیوز از یک پولک به رنگ های مختلف استفاده می شود که توسط یک سیم مقاومت دار نگه داشته می شود. مثلا پولک رنگ صورتی برای جریان ۲ آمپر، قهوه ای روشن -۴ آمپر، سبز - ۶ آمپر، قرمز روشن - ۱۰ آمپر، خاکستری - ۱۶ آمپر، آبی - ۲۰ آمپر، زرد روشن - ۲۵ آمپر، سیاه - ۳۵ آمپر، سفید - ۵۰ آمپر و... پس از سوختن سیم حرارتی فیوز، سیم مقاومت دار نیز سوخته و پولک فلزی که تحت کشش فنر کوچکی قرار دارد آزاد و به طرف بالا کشیده می شود. پولک از سر فشنگ می افتد و بدین ترتیب از خارج می توان دید که فشنگ فیوز سوخته است یا سالم است.

جنس سیم ذوب شونده معمولا از نقره ساخته می شود که درجه ذوب آن ۹۵۰ درجه است و برای رفع این عیب، سیم حرارتی را دو تکه ساخته که توسط لحیم به هم متصل می شوند، زیرا لحیم در حرارت تقریبی ۲۳۰ درجه سانتیگراد ذوب می شود. مقررات بین المللی ترمیم کردن فیوز فشنگی را ممنوع کرده و باید فیوز جدیدی را به جای سوخته آن قرار داد.

قسمت دیگر این فیوزها پایه نام دارد که اتصال شبکه به پیچ مربوط به ته آن بسته می شود و از سر آن که محل بستن کلاهک همراه فیوز است، جریان به طرف مصرف کننده هدایت می شود. دو نوع فیوز تند کار و کند کار وجود دارد که فیوز کند کار جریان های زیاد را دیرتر از فیوز تند کار قطع می کند و در جایی به کار می رود که اضافه بار کم مدت نباید سبب قطع مدار شود، مانند: راه افتادن موتورهای الکتریکی. در فیوز کند کار جریان نامی فیوز را حدود دو برابر جریان نامی موتور انتخاب می کنند (جریان راه اندازی موتورها ۶ تا ۷ برابر جریان نامی آن ها است)

فیوز اتو ماتیک یا آلفا

نوع دیگر فیوز، فیوز خودکار است که عبور جریان غیرمجاز از آن باعث قطع مدار می شود و می توان دوباره شستی آن را به داخل فشرد تا ارتباط برقرار شود. بعضی از فیوز های خودکار دو عمل جریان زیاد و بار زیاد را در مدارها کنترل می کنند و پس از قطع شدن، مدت کمی باید صبر کرد و دوباره با فشردن شستی مدار را وصل کرد. در این فیوزها دو عنصر مغناطیسی و حرارتی وجود دارد که قسمت مغناطیسی آن اتصال کوتاه یا جریان زیاد و قسمت حرارتی آن (بی متال) بار زیاد (افزایش بار تدریجی) را قطع می کند. روی این فیوز ها نیز همانند فیوزهای ذوب شونده، جریان مجاز نوشته شده است.

فیوزهای کتابی یا مینیاتوری

ساختمان آن ها همانند فیوزهای آلفا یا اتوماتیک است اما دقیق تر از فیوزهای آلفا عمل می کنند. حسن فیوزهای مینیاتوری در این است که فضای کمتری می گیرند و می توان آن ها را بغل هم به صورت ردیفی چید. این فیوزها نیز به دو صورت تند کار و کند کار وجود دارند و از سه قسمت رله مغناطیسی (رله جریان زیاد زمانی سریع)، رله حرارتی یا رله بی متال (رله جریان زیاد تاخیری) و کلید تشکیل شده است. این مجموعه را کلید موتوری می نامند. از این کلیدها می توان در منازل استفاده کرد و قسمت های مختلف ساختمان را از مسیر آن ها تغذیه کرد تا چنان چه اشکالی در قسمتی از ساختمان به وجود آمد، باعث قطع کامل جریان نشود. کلید مینیاتوری مورد استفاده در منازل، در تابلوهای کوچک قرار می گیرند.

فیوزهای کندکار

این نوع فیوزها در برابر عبور جریان بیش از حد واکنش ملایم تری از خود نشان می‌دهند و برق را دیرتر قطع می‌کنند. با این‌همه واکنش این فیوزها در برابر جریان اتصال کوتاه تقریباً لحظه‌ای است.

از این فیوزها معمولاً در به‌کاراندازی موتورهای الکتریکی استفاده می‌شود زیرا در بازه‌های زمانی کوتاه ممکن است به موتور فشاری بیش از حد مجاز وارد شود که باعث افزایش جریان مصرفی موتور گردد. این افزایش جریان مصرفی در مدت زمان کوتاه معمولاً برای موتورها و سیمهای رابط خطرناک نیست. فیوزهای کُندکار این امکان را به ما می‌دهند که یک کنترل‌کننده جریان برق و البته تا حد زیادی انعطاف‌پذیر داشته باشیم. البته برای محافظت از موتورهای الکتریکی در برابر جریان غیر مجاز از دوفلزی‌ها (بی‌متال‌ها) و یا رله‌های کنترل بار الکترونیکی به عنوان مکمل فیوز کند کار نیز استفاده می‌شود. برای محافظت از وسایل الکتریکی والکترونیکی و جلوگیری از عبور جریان بیش از حد مجاز از این دستگاهها, از فیوز استفاده می‌شود امروزه تقریبا تمام مدارهای برقی خودروها توسط فیوزها محافظت می‌شوند. به عبارت ساده فیوز قسمت ضعیف مدار است. اگر جریان بیش از حد افزایش یابد این قسمت ضعیف قبل از همه می‌سوزد تا دستگاههای اصلی صدمه نبینند. فیوزهایی که در خودروها استفاده می‌شوند ۳نوع می‌باشند. ۱-فیوزهای شیشه‌ای ۲-فیوزهای سرامیکی ۳-فیوزهای تیغه ای(چاقویی) فیوز هر قسمت از مدار را براساس بیشترین جریان پیوسته عبوری از آن تعیین می‌کنند, نکته: در بعضی خودروها از فیوز خاصی استفاده می‌شود که جریان پیوسته آن به۵۰وحتی۱۵۰آمپری می‌رسد این نوع فیوز در هنگام تصادف خودرو ویا اشتباه وصل کردن سیم‌ها و سرسیم‌ها عمل کرده و کل جریان برق خودرو را قطع می‌کند. در این صورت از سوختن کابلها ودستگاهها وایجاد جرقه ودر نتیجه خطر آتش سوزی جلوگیری می‌گرددتمام فیوزها در کنار هم ودر داخل جعبه فیوز قرار می‌گیرند .

با توجه به سیستمی که فیوزها از آن محافظت می کنند به گونه های مختلفی تقسیم بندی می شوند.

فیوزهای ولتاژ پایین (LV Fuses)

محافظت از تجهیزات الکتریکی با ولتاژ پایین نظیر کابلها ،الکترو موتورها ،مصارف روشنایی و خانگی

 

فیوزهای ولتاژ بالا(HV Fuses)

محافظت از ترانسفور ماتور های توزیع ، بانکهای خازن ، الکترو موتورهای ولتاژ بالا 

 

فیوزهای  محافظت از نیمه رسانا ها (Semiconductor Protection  Fuses)

محافظت از تجهیزات الکتریکی با عناصر نیمه رسانا  نظیر یو پی اس ها ، شارژرها ، اینورتر ها درایو ها و راه اندازها  و همچنین تجهیزات انرژی بادی و سولار

 

بی متال:

برای حفاظت الكترو موتورها در مقابل اضافه بار بكار می رود. این قطعه از ویژگی میزان انبساط اجسام بهره میبرد . به اینصورت كه انبساط در فلز مس بیشتر از روی میباشد و به همین علت وقتی این دو فلز با هم نورد شوند و كاملا با هم تماس داشته باشند باعث خم شدن قطعه تشكیل یافته از این دو فلز میشود و چون مقدار انبساط روی كمتر است خمش به سمت فلز روی خواهد بود .كنتاكتهای اصلی آن در مسیر عبور سه فاز اصلی و بعد از كنتاكتور قرار می گیرند. كنتاكت 95و96 در مسیر فرمان به بوبین كنتاكتور و بطور سری قرار میگیرد تا در موقع اضافه جریان كنتاكتور را قطع نماید.كنتاكت97و98 برای نمایش عملكرد بی متال (خبر) استفاده میشود .

مزایای بی متال نسبت به فیوز فشنگی :

1- در صورت بروز اشكال در یك فاز ، دو فاز دیگر به اضافه مدار فرمان از كار باز می ایستند .
2- هر چه شدت جریان بیشتر شود مقدار حساسیت بی متال نیز بیشتر خواهد شد .
3- در صورتیكه به صورت مداوم 10
٪ اضافه بار وجود داشته باشد بی متال بعد از 2 ساعت مدار را قطع میكند .
4- اگر جریان به 10 برابر جریان نامی برسد در كمتر از 2 ثانیه مدار را قطع میكند .

فیوز مغناطیسی
فیوزهای مغناطیسی نیز تابع شدت جریان هستند. در اثر بروز اضافه بار میدان مغناطیسی سیم پیچی فیوز قوی شده و براساس خاصیت جذب یك هسته آهنی مدار را قطع می كند. در این فیوزها زمان قطع خط را می توان بوسیله فنر تنظیم كرد. در بین فیوزهای مغناطیسی فیوز سریع نیز وجود دارد كه قطع مدار در زمان معینی تنظیم نمی شود بلكه فیوز با عبور جریان بیشتر از نامی خط فوراً قطع می گردد.
فیوز توان بالا
در شبكه های فشار ضعیف با توان زیاد از فیوزهای NH استفاده می شود. این فیوزها دارای دسته ای می باشند كه توسط آن فیوزها در جای خود می اندازند و یا خارج می كنند و به آن فیوزكش گویند.

فیوزهای فشار قوی
فیوزهای H.H برای فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرند و خیلی بلندتر از فیوزهای معمولی تا 500 ولت است. برای حفاظت ترانسفورماتورهای توزیع و اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرند.
فیوز H.H فقط در جایی بكار برده می شود كه قدرت اتصال كوتاه از MVA400 تجاوز نكند. ساختمان فیوز H.H شبیه فیوز فشار ضعیف است. در داخل یك لوله چینی یا فیبری بزرگ سیم فیوز بصورت مارپیچ قرار گرفته و در دو انتها به دو کلاهك فلزی محكم شده است. سیم فیوز بطور آزاد در داخل براده كوارتز قرار گرفته یا مدار در داخل لوله دندانه است و سیم از داخل دندانه ها عبور كرده است. فیوزهای فشار قوی دارای یك سیم فرعی اند كه با قطع شدن آن دکمه ای به خارج پرتاب می شود و نشان می دهد كه فیوز سوخته است. می توان از حركت این دكمه برای مدار فرعی استفاده كرد كه از قطع فیوز در داخل اطاق فرمان اطلاع حاصل كرد.

فیوز گازی:

 فیوز گازی محصولی مکانیکی می باشد که با قرار گرفتن در مسیر جریان گاز از عبور جریان غیرمتعارف گاز جلوگیری می کند. این به آن معناست که به مجرد ایجاد هرگونه مشکل در شبکه گاز شهری و یا لوله کشی گاز ساختمان که باعث خروج بیش از حد تعیین شده گاز شود فیوز گازی به صورت اتوماتیک جریان را قطع می نماید.

  انواع فیوزگازی :

انواع فیوز گازی بر حسب  نوع استفاده :

1- فیوز گازی 1/4 psi                       جهت مصارف مسکونی و ساختمانهای عمومی  

2- فیوز گازی 60 psi                       جهت نصب در شبکه زیرزمینی

 انواع فیوز گازی بر حسب جنس:

با در نظر گرفتن اینکه شبکه های گازی از جنس فولاد یا پلی اتیلن می باشند فیوزهای گازی هم به دو نوع زیر تقسیم می شوند .

1- فیوز پلی اتیلن       فقط جهت شبکه های زیرزمینی

2- فیوز فلزی            در شبکه های زیرزمینی و مصارف مسکونی

  انواع فیوزگازی  بر حسب  نوع اتصال به شبکه:

1- الکتروفیوژن         جهت فیوزهای پلی اتیلن

2- رزوه ای              فیوزهای فلزی

3- جوشی              فیوزهای فلزی

  انواع فیوزگازی  بر حسب  سطح مقطع:

فیوز گازی در سایزهای مختلف و هماهنگ با انواع لوله کشی های گازی موجود می باشد .   

  انواع فیوز گازی بر حسب کاربرد:

1- فیوز حساس در برابر عبور جریان غیر متعارف

2-فیوز ضد لرزه ( زلزله )

3- فیوز ضد آتش